SATELIT DAN ORBIT SATELIT

A.    SATELIT

Satelit adalah benda langit yang tidak memiliki sumber cahaya sendiri dan bergerak mengelilingi planet tertentu sambil mengikuti planet tersebut beredar. Contohnya Bulan yang merupakan satelit dari Bumi.

Pergerakan satelit dalam mengelilingi bumi secara umum mengikuti hukum Keppler (Pergerakan Keplerian) yang didasarkan pada beberapa asumsi yaitu pergerakan setelit hanya dipengaruhi oleh medan gaya berat sentral bumi, satelit bergerak dalam bidang orbit yang tetap dalam ruang, massa satelit tidak berarti dibandingkan massa bumi, satelit bergerak dalam ruang hampa, dan tidak ada matahari, bulan, ataupun benda-benda langit lainnya yang mempengaruhi pergerakan satelit.

B.     ORBIT SATELIT

Orbit merupakan jenis-jenis tempat beredarnya satelit mengelilingi permukaan bumi. Dalam Konteks Geodesi satelit, informasi tentang orbit satelit akan berperan dalam beberapa hal yaitu:

1.      Position Determination

    Untuk menghitung koordinat satelit yang nantinya diperlukan sebagai koordinat titik tetap dalam perhitungan koordinat titik-tiitk lainnya di atau dekat permukaan bumi.

2.              Observation Planning

Untuk merencanakan pengamatan satelit (waktu dan lama pengamatan yang optimal)

3.             Receiver Aiding

Membantu mempercepat alat pengamat (Receiver) sinyal satelit untuk menemukan satelit yang bersangkutan

4.            Satellite Selection

Untuk memilih, kalau diperlukan, satelit-satelit yang secara geometrik “lebih baik” untuk digunakan.

Orbit sebuah Satelit dapat dibedakan menjadi 3 macam jenis yaitu:

1.      Orbit Stasioner

Merupakan sebuah orbit yang menempatkan satelit untuk terus tetap berada pada posisinya mengacu pada sebuah titik atau lokasi. Satelit yang ditempatkan pada orbit stasioner kebanyakan bergerak dari arah timur ke barat mengikuti pergerakan rotasi bumi. Pada orbit stasioner ini dibedakan berdasarkan ketinggianya menjadi:

              a.          LEO (Low Earth Orbit)

Satelit jenis LEO merupakan satelit yang mempunyai ketinggian 320 – 800 km di atas permukaan bumi. Karena orbit mereka yang sangat dekat dengan bumi, satelit LEO harus mempunyai kecepatan yang sangat tinggi supaya tidak terlempar ke atmosfer. Kecepatan edar satelit LEO mencapai 27.359 Km/h untuk mengitari bumi dalam waktu 90 menit. Delay Time LEO sebesar 10 ms ( Waktu perambatan gelombang dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi)

Aplikasi dari satelit jenis LEO ini biasanya dipakai pada sistem Remote Sensing dan Peramalan Cuaca karena jarak mereka dengan permukaan bumi yang tidak terlalu jauh. Pada masa sekarang satelit LEO yang mengorbit digunakan untuk aplikasi komunikasi selular. Karena jarak yang tidak terlalu jauh dan biaya yang murah, satelit LEO sangat banyak diluncurkan untuk berbagai macam aplikasi. Akibatnya bahwa jumlah satelit LEO sudah sangat padat, tercatat sekarang ada 8000 lebih satelit yang mengitari bumi pada orbit LEO. Satelit pada lingkaran low earth orbit ditempakan sekita 161 hingga 483 km dari permukaan bumi. Karena sifatnya yang terlalu dekat dengan permukaan bumi menyebabkan satelit ini akan bergerak sangat cepat untuk mencegah satelit tersebut terlempar keluar dari lintasan orbitnya. Satelit pada orbit ini akan bergerak sekitar 28163 km/jam. Satelit pada orbit ini dapat menyeselaikan satu putaran mengeliling bumi antara 30 menit hingga 1 jam. Satelit pada low orbit hanya dapa terlihat oleh station bumi sekitar 10 menit. 

Kelebihan LEO antara lain :

1.      Latency atau delay rendah.

2.      Daerah lintang terbesar terdapat pada kutub utara dan selatan.

3.      Path loss kecil.

4.      Mudah diaplikasikan pada frekuensi reuse yang lebih besar.

5.      Pengendalian pada stasiun bumi berdaya kecil.

Kekurangan LEO

1.      Jumlah satelit banyak ( 50-70 satelit).

2.      Tidak efektif untuk cakupan nasional atau regional

3.      Luas cakupan daerah kecil.

4.      Karena kebutuhan jumlah satelit banyak, biaya peluncuran untuk menyebarkan mahal.

5.      Sulit dalam peluncuran dan mengoperasian karena jumlah satelit banyak.

6.      Lifetime orbital jauh lebih pendek daripada GEO dan MEO karena degradasi orbital.

      b.            MEO (Medium Earth Orbit)

Satelit pada orbit ini merupakan satelit yang mempunyai ketinggian di atas 10000 km dengan aplikasi dan jenis yang sama seperti orbit LEO. Namun karena jarak yang sudah cukup jauh jumlah satelit pada orbit MEO tidaklah sebanyak satelit pada orbit LEO. Satelit jenis MEO ini mempunyai delay sebesar 60 – 80 ms. MEO, Medium Earth Orbit Satelit dengan ketinggian orbit menengah dengan ketinggian 9656 km hingga 19312 km dari permukaan bumi. Pada orbit ini satelit dapat terlihat oleh stasiun bumi lebih lama sekitar 2 jam atau lebih. Dan waktu yang diperlukan untuk menyeleseaikan satu putaran mengitari bumi adalah 2 jam hingga 4 jam.

Kelebihan MEO, antara lain:

1.      Latency  atau delay lebih rendah daripada GEO (tetapi lebih besar dari LEO).

2.      Penggunaan frekuensi reuse lebih baik dibanding dengan GEO (tetapi kurang dari LEO)

3.      Sedikit satelit untuk menyebarkan dan mengoperasikan dan lebih murah daripada sistem LEO (tapi lebih mahal dibandingkan dengan GEO).

4.      Lifetime satelit pada orbit MEO lebih lama dari sistem LEO (tetapi kurang dari GEO).

Kekurangan MEO, antar lain:

1.      Jumlah satelit yang dibutuhkan lebih banyak dibandingkan GEO.

2.      Karena lebih banyak jumlahya, maka biaya peluncuran lebih mahal daripada GEO.

3.      Antena pengendalinya umumnya lebih mahal dan kompleks.

4.      Cakupan daerah sempit (yaitu: lautan, padang pasir, hutan)

Karakteristik MEO antara lain :

                                   ·          Tinggi orbit : sekitar 6.000 – 12.000 km, diatas permukaan bumi

                                   ·          Periode Orbit : 5 – 12 jam

                                   ·          Kecepatan putar : 19.000 km/jam

                                   ·          Waktu Tampak : 2 – 4 jam per hari

                                   ·          Delay Time : 80 ms ( Waktu perambatan gelombang dari stasiun bumi ke satelit dan kembali lagi ke stasiun bumi)

                                   ·          Jumlah Satelit : 10 – 12 (Global Coverage)

                                   ·          Penggunaan : Satelit Citra, Cuaca, Mata-mata, sistem telekomunikasi bergerak (mobile) misalnya satelit Oddysey dan ICO.

       c.            GEO ( Geostationery Earth Orbit)

Satelit GEO merupakan sebuah satelit yang ditempatkan dalam orbit yang posisinya tetap dengan posisi suatu titik di bumi. Karena mempunyai posisi yang tetap maka waktu edarnyapun sama dengan waktu rotasi bumi. Posisi orbit satelit GEO sejajar dengan garis khatulistiwa atau mempunyai titik lintang nol derajat.

Gambar 2. 2 Orbit Satelit GEO

Satelit GEO mempunyai jarak sebesar 35786 Km dari permukaan bumi. Keuntungan satelit orbit GEO ini salah satunya adalah dalam mentracking antena pengendalian dari suatu stasion bumi tidak perlu mengikuti pergerakan satelit karena satelit tersebut sama periodenya dengan rotasi bumi. Bandingkan dengan tracking antena pada satelit LEO yang harus mengikuti pergerakan satelitnya yang tidak sama dengan periode bumi berputar. Kerugian dari satelit orbit GEO adalah karena jarak yang sangat jauh dari permukaan bumi maka daya pancar sinyal haruslah tinggi dan sering terjadi delay yang cukup signifikan. Cakupan satelit GEO pun sebenarnya tidak mencakup semua posisi di permukaan bumi. Lokasi yang berada di kutub utara dan selatan tidak dapat terjangkau dengan menggunakan satelit GEO karena foot printnya yang terbatas seperti gambar di bawah ini.

Gambar 2. 3 GEO yang tidak bisa mencakup seluruh permukaan Orbit Polar

Kelebihan GEO

1.      Stasiun pengendali tidak harus setiap saat melakukan track terhadap satelit.

2.      Hanya beberapa satelit cukup meng-cover seluruh lapisan bumi.

3.      Maksimal lifetime 15 tahun atau lebih.

Kekurangan GEO

1.      Delai propagasi yang cukup besar, berkisar antara 250 milidetik.

2.      Proses peluncuran satelit mahal karena berada pada orbit yang jauh. Antena penerima pada stasiun bumi harus berdiameter besar agar dapat menangkap sinyal/frekuensi yang dipancarkan.

2.      Orbit Polar

Satelit yang mengorbit pada orbit polar merupakan satelit yang mempunyai inklinasi (penyimpangan) sebesar 90° dari orbit geostationer. Satelit berorbit polar sangat bermanfaat untuk mengamati permukaan bumi karena  satelit mengorbit dalam arah utara-selatan dan bumi berputar dalam arah timur-barat, maka satelit berorbit polar akhirnya akan dapat “menyapu” seluruh permukaan bumi. Karena alasan tersebut maka satelit pemantau longkungan global seperti satelit inderaja dan satelit cuaca, umumnya mempunyai orbit polar. 

3.      Orbit Eliptical

Satelit dengan orbit elips merupakan satelit yang mengorbit dengan bentuk orbit yang elips terhadap bumi. Dengan bentuk orbit yang ellips tersebut maka menghasilkan suatu jarak yang tidak sama (sinkron) pada setiap posisi dengan permukaan bumi. Bentuk orbit eliptical pada sebuah satelit dapat ditunjukan pada gambar di bawah ini

Pada satelit dengan orbit eliptical maka akan terjadi satu posisi terjauh dari permukaan bumi dan satu posisi terdekat dari permukaan bumi. Posisi terjauh dari permukaan bumi dinamakan dengan posisi apogee. Posisi terdekat dengan permukaan bumi dinamakan dengan posisi perigee.

Keutamaan dari orbit Ellips pada lingkup daerah-daerah kutub yang dapat diabaikan, diperlukan untuk daerah-daerah terpencil dan jauh dalam suatu negara. Periode rotasi sekitar 5 – 12 jam dan terlihat langsung dari stasiun bumi sekitar 2-4 jam tiap hari.  Orbit ini digunakan untuk keperluan satelit komunikasi, misalnya satelit Telster.